Differenziamento
Cellule Staminali
Differenziamento
• Tutte le cellule hanno funzioni di base
– Respirazione, crescita, divisione, sintesi
• La maggior parte ha inoltre delle capacità
particolari
– 200 differenti tipi cellulari nel corpo umano
• Le cellule terminalmente differenziate
normalmente presentano caratteristiche
peculiari che si riflettono nella loro morfologia
Mantenimento delle cellule differenziate:
Rinnovamento Cellulare
• Non-rinnovabili
– Permanentemente in G0
• Potenzialmente rinnovabili
– G0 lunga
• Continuo rinnovamento
– G0 corta o assente
A seconda del tipo cellulare l’uscita dal ciclo è
• irreversibile
– Cellule differenziate terminalmente
– Non necessitano di ulteriori divisioni
(neuroni)
• reversibile
– Possono rientrarci quando serve (linfociti,
epatociti)
Cellule Permanenti
• Non hanno capacità proliferativa
• Non si dividono mai
• Non possono essere rimpiazzate dallo stesso
tipo di cellule (perché le cellule vicine non si
dividono), ma eventualmente da cellule
staminali quiescenti
• Ciclo vitale lungo
• Cellule Nervose
Muscolo Cardiaco
Muscolo Scheletrico
Cellule del cristallino
Cellule potenzialmente
rinnovabili
• Non ciclano costantemente
• Ritornano ad un ciclo attivo in risposta
a mancanza critica di cellule o stimoli
• Si rinnovano semplicemente mediante
divisione di cellule differenziate
– Origina due cellule figlie dello stesso tipo
Epatociti
Fibroblasti
Epiteli
Ghiandolari
Cellule Endoteliali
Cellule in rinnovamento continuo
• Rimpiazzate continuamente da Cellule
Staminali (o progenitrici)
– Non differenziate
– Possono dividersi senza limitazioni
• Dopo la divisione, la cellula figlia può:
– Rimanere una Staminale
– Differenziare
Divisione asimmetrica
Caratteristica peculiare delle cellule staminali
Divisione asimmetrica: una rimane staminale,
l’altra va incontro a differenziamento
• Cellule Staminali Unipotenti
– Sono cellule “determinate”
– Possono essere solo ciò per cui sono
state programmate
– Uni = Scelta Singola
• Spermatozoi, epidermide, cellule satelliti
del muscolo scheletrico
• Multipotenti
– Possono differenziare in più direzioni
• Cellule del sangue, Epitelio Intestinale
Perché il corpo usa le staminali?
• Differenziamento terminale
incompatibile con la divisione cellulare
– Mancano i nuclei nelle cellule della pelle
e negli eritrociti
– Miofibrille dei muscoli interferiscono con
citodieresi
• Inoltre, troppi nuclei per coordinare la
divisione
Cellule Staminali sono più abbondanti dove il
ricambio (turn-over) cellulare è molto rapido
– Esofago, intestino
– Epidermide
– Tessuti dove si forma il sangue
Staminali epiteliali
• Normalmente sono posizionate alla base
– Spesso attaccate alla lamina basale
• Si dividono, differenziano e migrano
– Epitelio Intestinale
– Epitelio Olfattorio
– Epidermide
– Ghiandola Mammaria
Cripte alla base dei villi intestinali
Nicchie Staminali
• Protezione,
• mantenimento stato indifferenziato,
• contatto con l’esterno
Staminali embrionali
Totipotenti
Pluripotenti
Multipotenti
Nodo
embrionale:
dà vita
all’embrione.
Cellule
pluripotenti
ma non vere
staminali
Trofoblasto:
forma la
placenta
Staminali embrionali in vitro
Utilizzate per
studi genetici in
topi:
Topi
Transgenici:
espressione
modificata di
un gene di
interesse
Topi Knock-out:
mutazione
di un gene di
interesse
Riprogrammazione delle cellule somatiche:
clonazione
Clonazione riproduttiva e clonazione terapeutica
Riprogrammazione delle cellule somatiche: IPS
Cellula
staminale
pluripotente
indotta
Applicazioni
delle cellule IPS
Conversione diretta
Espressione di master genes del differenziamento
Es.: MyoD converte un fibroblasto in muscolo
Tessuti e Organi
TESSUTI: Gruppi di cellule con morfologia
simile che svolgono una determinata
funzione
ORGANI: Associazione di tessuti diversi in
strutture morfologicamente identificabili per
svolgere una o più funzioni specializzate
SISTEMI: Associazione di organi con
origine comune ed analogie strutturali per
svolgere una determinata funzione
APPARATI: Associazione di organi senza
origine comune ed analogie strutturali per
svolgere una determinata funzione
Quattro tipi principali di tessuti nel corpo
Tessuto Epiteliale
Tessuto Connettivo
Tessuto Muscolare
Tessuto Nervoso
In ogni organo ci sono diversi tessuti
diversamente organizzati con la
prevalenza di uno di questi
Origine dei tessuti: foglietti embrionali
• Ectoderma
• Mesoderma
• Endoderma
Prime fasi dello sviluppo
•
•
•
•
Zigote (una cellula)
Morula (ammasso di cellule pieno)
Blastula (ammasso di cellule cavo)
Gastrula (ripiegato a formare i tre foglietti)
Tessuto epiteliale
Uno o più strati di cellule unite da giunzioni
a formare un foglietto continuo
• Ricopre cavità interne ed esterne
• Associato ad un tessuto connettivo
• Non vascolarizzato
Catalogazione funzionale:
•
•
•
•
Epiteli
Epiteli
Epiteli
Epiteli
di rivestimento
ghiandolari
sensoriali
particolari
Tessuto connettivo
• Supporto ad altri tessuti
• Relativamente poche cellule: fibroblasti,
macrofagi, altre che migrano a necessità
• molta matrice extracellulare: collagene, fibre
elastiche, fibre reticolare
Funzioni:
•
•
•
•
Riempimento, deposito e trofico
Resistenza a trazioni e compressioni
Difesa immunitaria
Endocrina
Connettivo propriamente detto, cartilagine,
osso, sangue, ematopietico
Tessuto nervoso
Cellule nervose e cellule gliali
Cellule nervose: altamente specializzate
(dendriti, assoni, sinapsi, neurotrasmettori)
Cellule gliali: supporto strutturale (mielina) e
trofico. Modulano comunicazione sisnaptica e
plasticità cerebrale.
Vari tipi: Schwann, oligodendrociti, astrociti,
microglia, cellule ependimali.
Tessuto muscolare
Distinto in:
Striato scheletrico: associato all’apparato
locomotore tramite tendini e ossa.
Costituito da fibre muscolari (sincizi di cellule).
Tipica bandeggiatura dovuta all’organizzazione
delle proteine contrattili
Striato cardiaco: cellule distinte associate da
giunzioni con bandeggiatura.
Liscio: cellule distinte senza bandeggiatura.
Riveste le pareti degli organi cavi e vasi sanguigni
